CN111005233B - 温度自适应控湿调温织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度自适应控湿调温织物及其制备方法。所述温度自适应控湿调温织物的制备方法包括:在所述织物的两侧表面分别原位交联LCST型高分子材料与UCST型高分子材料,形成由LCST型高分子材料构成的内涂层以及由UCST型高分子材料构成的外涂层。本发明通过在织物的双面原位交联两种具有相反响应性的温敏高分子,可以在温度变化时实现水分可逆传导,从而达到控湿调温的效果。

Description

温度自适应控湿调温织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及织物制备领域,尤其涉及一种温度自适应控湿调温织物及其制备方法。
背景技术
具有温度或湿度调节能力的衣物作为与人类近距离接触的“空调”材料,能够个性化、小范围、灵活性地调节体表微环境和舒适度,替代大面积空调使用,在节能减排、可持续发展方面意义重大,是近年来极具潜力的智能材料研究方向之一。其中通过结合特殊导热材料增强热传导效率,或通过调节材料微结构增强热辐射或热对流方式构建的温度调节衣物,被证明具有良好的散热冷却或保温效果。然而,单纯通过调节体表温度的方法达到穿着舒适往往不够,如果汗液不能及时排出,依然使穿着者感到闷热潮湿。因此,通过构建织物特殊浸润性或调控纤维、织物结构的方法促进吸湿排汗从而达到降温效果,成为炎热环境下获取清凉干爽体感的有效策略。然而,传统的吸湿排汗织物往往具有整体统一的表面能或结构,使得汗液传导过程不具备方向性,汗液依然部分留在体表。
近年来,膜材料领域出现的具有两面不同润湿性的Janus膜技术为实现湿度的单向传导(即单向导湿)提供了重要思路。其正反面不对称性能产生的压力差(包括表面能差或毛细力差)不仅为液体跨膜传输提供了内部驱动力,同时保证传输过程具有类似“二极管”的单向性。基于此策略,人们通过使织物内层(靠近皮肤层)疏水外层亲水,或构建由内向外逐渐增大的毛细管力而设计出了一系列具有单向导湿功能的织物,使得汗液不断由内向外排出并快速蒸发,起到凉爽干燥的效果。此方法使得衣物在夏季的户外穿着时有较好的舒适性,但是当考虑到复杂的实际日常穿着,尤其包括室内外场景切换时,其适应性差限制了实际应用。例如,在空调房里办公的城市上班族以及在特殊低温场所(如冷库、恒温室或冰球馆等)工作的人群,他们通常会面临从炎热环境进入寒冷环境的场景。当周围环境迅速变冷,体表和环境的巨大温差往往导致身体的极度不适,甚至导致一系列疾病如低体温症。因此,设计和开发在高温时促进体表热量和湿度释放,低温时又能保持体表温暖湿润的自适应织物,能够在复杂环境下最大限度地保持人体舒适度。
发明内容
本发明的目的首先在于提供一种温度自适应控湿调温织物的制备方法,制得的温度自适应控湿调温织物能够在温度变化时实现水分可逆传导,从而达到控湿调温的效果。
本发明的目的还在于提供一种温度自适应控湿调温织物,在温度变化时能够实现水分可逆传导,从而达到控湿调温的效果。
为实现以上目的,本发明首先提供一种温度自适应控湿调温织物的制备方法,包括:在所述织物的两侧表面分别原位交联LCST型高分子材料与UCST型高分子材料,形成由LCST型高分子材料构成的内涂层以及由UCST型高分子材料构成的外涂层。
可选的,所述LCST型高分子材料包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯)、
Figure BDA0002342587140000031
Figure BDA0002342587140000032
以及
Figure BDA0002342587140000033
中的至少一种。
可选的,所述UCST型高分子材料包括聚(N-丙烯酰甘氨酸酰胺)、聚[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、聚(N-丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺)以及聚(N-甲基丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺)中的至少一种。
可选的,所述织物为含棉的织物,优选的,所述织物为纯棉织物。
在本发明一些实施例中,在所述织物的表面形成内涂层的步骤包括:
步骤a1、在所述织物上涂布LCST型单体溶液成膜;
步骤b1、使所述步骤a1制备的膜层固化;
步骤c1、采用第二溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理;
所述LCST型单体溶液包括LCST型单体、交联剂、第一引发剂和第一溶剂;其中,所述LCST型单体的质量百分比浓度为15%~30%,所述交联剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的0.5%~1%,所述第一引发剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的1%~5%。
可选的,所述LCST型单体包括N-异丙基丙烯酰胺与2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯中的至少一种;所述第一引发剂为光引发剂,所述光引发剂为2,2-二乙氧基苯乙酮或2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮;所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或N,N′-亚甲基双丙烯酰胺;所述第一溶剂与所述第二溶剂均为乙醇。
可选的,所述LCST型单体溶液还包括调控单体,所述调控单体为疏水性单体或亲水性单体;所述调控单体的摩尔数与所述LCST型单体的摩尔数的比值大于0,小于或等于20%。
可选的,所述疏水性单体包括甲基丙烯酸月桂酯与甲基丙烯酸十六烷酯中的至少一种,所述亲水性单体包括含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酸酯与含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酰胺中的至少一种。
可选的,所述步骤a1包括:将所述织物固定于旋转轴上,在旋转轴旋转和热风辅助下喷涂所述LCST型单体溶液;旋转轴的转速为1500-2000rpm,所述热风由吹风机产生,出风口与织物之间的距离为8~12cm,风速为6~14m/s,织物受热区域的温度为70~90℃。
当所述第一引发剂为光引发剂时,所述步骤b1中的固化方式为在惰性气氛中进行紫外光照射固化。
在本发明一些实施例中,在所述织物的表面形成内涂层的步骤包括:
步骤a2、在所述织物上涂布UCST型单体溶液成膜;
步骤b2、使所述步骤a2制备的膜层固化;
步骤c2、采用第四溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理;
所述UCST型单体溶液包括UCST型单体、交联剂、第二引发剂和第三溶剂;其中,所述UCST型单体的质量百分比浓度为15%~30%,所述交联剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的0.5%~1%,所述第二引发剂的用量为所述UCST型单体的摩尔数的1%~5%。
可选的,所述UCST型单体包括N-丙烯酰甘氨酸酰胺、[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、N-丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺以及N-甲基丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺中的至少一种;所述第二引发剂为光引发剂,所述光引发剂为2,2-二乙氧基苯乙酮或2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮;所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或N,N′-亚甲基双丙烯酰胺;所述第三溶剂与所述第四溶剂均为水与三氟乙醇的混合溶剂,其中,水与三氟乙醇的体积比为1.5~2.5。
可选的,所述UCST型单体溶液还包括调控单体,所述调控单体为疏水性单体或亲水性单体;所述调控单体的摩尔数与所述UCST型单体的摩尔数的比值大于0,小于或等于20%。
可选的,所述疏水性单体包括甲基丙烯酸月桂酯与甲基丙烯酸十六烷酯中的至少一种,所述亲水性单体包括含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酸酯与含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酰胺中的至少一种。
可选的,所述步骤a2包括:将所述织物固定于旋转轴上,在旋转轴旋转和热风辅助下喷涂所述UCST型单体溶液;旋转轴的转速为1500-2000rpm,所述热风由吹风机产生,出风口与织物之间的距离为8~12cm,风速为6~14m/s,织物受热区域的温度为70~90℃。
可选的,所述喷涂的时间为5~15分钟。
当所述第二引发剂为光引发剂时,所述步骤b2中的固化方式为在惰性气氛中进行紫外光照射固化。
在本发明一些实施例中,在所述织物的两侧表面形成内涂层和外涂层之前,还设有采用[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷对所述织物进行疏水和双键化改性处理的步骤。
可选的,所述采用[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷对所述织物进行疏水和双键化改性处理的步骤包括:
步骤a3、将织物浸渍于溶液I中,使溶液I的温度保持在70-80℃,浸渍2-6小时;所述溶液I包括[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷、酸及溶剂;
步骤b3、将所述织物从溶液I中取出,在100-110℃条件下处理20-28小时;
步骤c3、采用第五溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理。
可选的,所述溶液I中,所述酸为乙酸,所述溶剂为四氢呋喃;所述步骤a3中,使溶液I的温度保持在75℃,浸渍4小时;所述步骤b3中,使所述织物在105℃条件下反应24小时;所述步骤b3在真空条件下进行。
在本发明一些实施例中,所述温度自适应控湿调温织物的制备方法还包括:将两侧表面分别形成有内涂层和外涂层的棉织物采用冷热水交替水洗,取出后进行干燥处理,得到温度自适应控湿调温织物;
所述冷热水交替水洗的操作为:采用3-7℃的冷水和70-90℃的热水交替水洗;优选的,采用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗。
本发明还提供一种由上文所述的制备方法制得的温度自适应控湿调温织物,所述温度自适应控湿调温织物包括织物以及分别位于所述织物两侧表面的内涂层与外涂层。
本发明的有益效果:
本发明通过在织物的双面原位交联两种具有相反响应性的温敏高分子,可以在温度变化时实现水分可逆传导,从而达到控湿调温的效果;在高温条件下,织物的内涂层(靠近皮肤一层)疏水,外涂层亲水,汗液在表面能梯度下从内涂层运输到外涂层(远离皮肤一层),使汗液及时导出并在外涂层铺展,铺展的汗液在日晒和自然风情况下快速蒸发,使得体表干燥凉爽;而在低温条件下,织物的内涂层亲水,外涂层疏水,湿气被保持在体表一侧,引发内涂层高分子溶胀并使织物孔隙变小,降低透气性,可以降低热量以对流形式的散失,达到体表温暖湿润的效果。
具体实施方式
如本文所用之术语:
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1~5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1~4”、“1~3”、“1~2”、“1~2和4~5”、“1~3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中,除非另有指明,所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位,1份可表示任意的单位质量,如可以表示为1g,也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份,B组分的质量份为b份,则表示A组分的质量和B组分的质量之比a:b。或者,表示A组分的质量为aK,B组分的质量为bK(K为任意数,表示倍数因子)。不可误解的是,与质量份数不同的是,所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生,例如,A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
本发明首先提供一种温度自适应控湿调温织物的制备方法,包括:
在所述织物的两侧表面分别原位交联LCST型高分子材料与UCST型高分子材料,形成由LCST型高分子材料构成的内涂层以及由UCST型高分子材料构成的外涂层。
具体的,所述内涂层指的是,所述织物被制作为衣物后,穿着时靠近身体的一侧;所述外涂层指的是,所述织物被制作为衣物后,穿着时远离身体的一侧。
具体的,所述LCST型高分子材料指的是具有低临界相转变温度(Lower CriticalSolution Temperature,LCST)的高分子材料,LCST型高分子材料在高于低临界相转变温度(LCST)的温度下疏水,低于低临界相转变温度(LCST)的温度下亲水。
具体的,所述UCST型高分子材料指的是具有高临界相转变温度(Upper CriticalSolution Temperature,UCST)的高分子材料,UCST型高分子材料在高于低临界相转变温度(UCST)的温度下亲水,低于低临界相转变温度(UCST)的温度下疏水。
可选的,所述LCST型高分子材料包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAM)、聚(2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯)(PMEO2MA)、
Figure BDA0002342587140000091
以及
Figure BDA0002342587140000092
中的至少一种。
可选的,所述UCST型高分子材料包括聚(N-丙烯酰甘氨酸酰胺)(PNAGA)、聚[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(PDMAPS)、聚(N-丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺)(poly(N-acryloylasparagineamide))以及聚(N-甲基丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺)(poly(N-methacryloylasparagineamide))中的至少一种。
可选的,所述织物为含棉的织物,优选的,所述织物为纯棉织物。
本发明通过在织物的双面原位交联两种具有相反响应性的温敏高分子,可以在温度变化时实现水分可逆传导,从而达到控湿调温的效果;在高温条件下,织物的内涂层(靠近皮肤一层)疏水,外涂层亲水,汗液在表面能梯度下从内涂层运输到外涂层(远离皮肤一层),使汗液及时导出并在外涂层铺展,铺展的汗液在日晒和自然风情况下快速蒸发,使得体表干燥凉爽;而在低温条件下,织物的内涂层亲水,外涂层疏水,湿气被保持在体表一侧,引发内涂层高分子溶胀并使织物孔隙变小,降低透气性,可以降低热量以对流形式的散失,达到体表温暖湿润的效果。
另外,所述低温条件是指环境温度同时低于LCST型高分子材料的低临界相转变温度(LCST)与UCST型高分子材料的高临界相转变温度(UCST),本发明中低温指15℃以下;所述高温条件指环境温度同时高于LCST型高分子材料的低临界相转变温度(LCST)与UCST型高分子材料的高临界相转变温度(UCST),本发明中指35℃以上。
本发明可用于对传统的棉织物进行改性,能够保留棉织物本身柔软透气的特性,同时便于嵌入高度成熟的棉纺织和后整理产业链,为后续产业化垫定了良好基础。
在本发明一些实施例中,在所述织物的表面形成内涂层的步骤包括:
步骤a1、在所述织物上涂布LCST型单体溶液成膜;
步骤b1、使所述步骤a1制备的膜层固化;
步骤c1、采用第二溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理。
在本发明一些实施例中,所述LCST型单体溶液包括LCST型单体、交联剂、第一引发剂和第一溶剂;其中,所述LCST型单体的质量百分比浓度为15%~30%,所述交联剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的0.5%~1%,所述第一引发剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的1%~5%(优选为3%)。
可选的,所述LCST型单体包括N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAM)与2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA)中的至少一种。
其中,NIPAAM的化学式为
Figure BDA0002342587140000101
MEO2MA的化学式为
Figure BDA0002342587140000102
可选的,所述第一引发剂为光引发剂,所述光引发剂为2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP,用于油相光引发)或2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure D-2959,用于水相光引发)。
可选的,所述LCST型单体溶液中,所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA,用于油相交联)或N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA,用于水相交联)。
可选的,所述第一溶剂为乙醇。
在本发明一些实施例中,所述LCST型单体溶液还包括调控单体,以调控后续制得的LCST型高分子材料的响应温度(即低临界相转变温度),所述调控单体为疏水性单体或亲水性单体;所述调控单体的摩尔数与所述LCST型单体的摩尔数的比值大于0,小于或等于20%。
可选的,所述疏水性单体包括甲基丙烯酸月桂酯与甲基丙烯酸十六烷酯等长链丙烯酸酯中的至少一种,所述亲水性单体包括含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酸酯与含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酰胺中的至少一种(例如甲基丙烯酸羟乙酯)。具体的,所述调控单体中,疏水性单体可以降低LCST型高分子的低临界相转变温度,亲水性单体可以提高LCST型高分子的低临界相转变温度。
可选的,所述步骤a1包括:将所述织物固定于旋转轴上,在旋转轴旋转和热风辅助下喷涂所述LCST型单体溶液;热风辅助的作用在于能够使所述UCST型前驱体溶液中的第二溶剂尽快挥发,使溶液尽快成膜。
可选的,所述步骤a1中,旋转轴的转速为1500-2000rpm,所述热风由吹风机产生,出风口与织物之间的距离为8~12cm,风速为6~14m/s,织物受热区域的温度为70~90℃。
可选的,所述喷涂的时间为5~15分钟,以调节喷涂量和涂层厚度。所述步骤a2制备的膜层厚度应在涂层均匀覆盖的基础上尽可能薄,在本申请实验条件下,涂层厚度应控制在0.3~0.4微米左右。
当所述第一引发剂为光引发剂时,所述步骤b1中的固化方式为在惰性气氛中进行紫外光照射固化,紫外光波长为365nm,照射时间为15~45min,紫外灯功率为200W。在惰性气氛中进行固化可以保护光引发剂不被氧化。可选的,所述惰性气氛为氮气。
优选的,所述步骤c1中采用的第二溶剂与所述LCST型单体溶液中的第一溶剂相同,在本发明一些实施例中,所述第一溶剂与所述第二溶剂均为无水乙醇。
优选的,所述步骤c1中,所述干燥处理的方式为真空干燥。
在本发明一些实施例中,在所述织物的表面形成内涂层的步骤包括:
步骤a2、在所述织物上涂布UCST型单体溶液成膜;
步骤b2、使所述步骤a2制备的膜层固化;
步骤c2、采用第四溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理。
在本发明一些实施例中,所述UCST型单体溶液包括UCST型单体、交联剂、第二引发剂和第三溶剂;其中,所述UCST型单体的质量百分比浓度为15%~30%,所述交联剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的0.5%~1%,所述第二引发剂的用量为所述UCST型单体的摩尔数的1%~5%(优选为3%)。
可选的,所述UCST型单体为N-丙烯酰甘氨酸酰胺(NAGA)、[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(DMAPS)、N-丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺(N-acryloylasparagineamide)以及N-甲基丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺(N-methacryloylasparagineamide)中的至少一种。
其中,NAGA的化学式为
Figure BDA0002342587140000121
DMAPS的化学式为
Figure BDA0002342587140000131
可选的,所述第三溶剂为水与三氟乙醇的混合溶剂,其中,水与三氟乙醇的体积比为1.5~2.5(优选为2:1)。
可选的,所述第二引发剂为光引发剂,所述光引发剂为2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP,用于油相光引发)或2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure D-2959,用于水相光引发)。
可选的,所述UCST型单体溶液中,所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA,用于油相交联)或N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA,用于水相交联)。
在本发明一些实施例中,所述UCST型单体溶液还包括调控单体,以调控后续制得的UCST型高分子材料的响应温度(即高临界相转变温度),所述调控单体为疏水性单体或亲水性单体;所述调控单体的摩尔数与所述UCST型单体的摩尔数的比值大于0,小于或等于20%。
可选的,所述疏水性单体包括甲基丙烯酸月桂酯与甲基丙烯酸十六烷酯等长链丙烯酸酯中的至少一种,所述亲水性单体包括含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酸酯与含羟基、羧基或磺酸基的(甲基)丙烯酰胺中的至少一种(例如甲基丙烯酸羟乙酯)。具体的,所述调控单体中,亲水性单体可以降低UCST型高分子的高临界相转变温度,疏水性单体可以提高UCST型高分子的高临界相转变温度。
可选的,所述步骤a2包括:将所述织物固定于旋转轴上,在旋转轴旋转和热风辅助下喷涂所述UCST型单体溶液;热风辅助的作用在于能够使所述UCST型前驱体溶液中的第三溶剂尽快挥发,使溶液尽快成膜。
可选的,所述步骤a2中,旋转轴的转速为1500-2000rpm,所述热风由吹风机产生,出风口与织物之间的距离为8~12cm,风速为6~14m/s,织物受热区域的温度为70~90℃。
可选的,所述喷涂的时间为5~15分钟,以调节喷涂量和涂层厚度。涂层厚度应在涂层均匀覆盖的基础上尽可能薄,在本申请实验条件下,所述步骤a2制备的膜层厚度应控制在0.3~0.4微米左右。
当所述第二引发剂为光引发剂时,所述步骤b2中的固化方式为在惰性气氛中进行紫外光照射固化,紫外光波长为365nm,照射时间为15~45min,紫外灯功率为200W。可选的,所述惰性气氛为氮气。
优选的,所述步骤c2中采用的第四溶剂与所述UCST型单体溶液中的第三溶剂相同。在本发明一些实施例中,所述第三溶剂与所述第四溶剂均为水与三氟乙醇的混合溶剂,其中,水与三氟乙醇的体积比为1.5~2.5(优选为2:1)。
优选的,所述步骤c2中,所述干燥处理的方式为真空干燥。
优选的,本发明温度自适应控湿调温织物的制备方法中,在所述织物的两侧表面形成内涂层和外涂层之前,还设有采用[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷对所述织物进行疏水和双键化改性处理的步骤。
具体的,所述采用[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷对所述织物进行疏水和双键化改性处理的步骤包括:
步骤a3、将织物浸渍于溶液I中,使溶液I的温度保持在70-80℃,浸渍2-6小时;所述溶液I包括[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷、酸及溶剂;
步骤b3、将所述织物从溶液I中取出,在100-110℃条件下处理20-28小时;
步骤c3、采用第五溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理。
所述溶液I中具有疏水特性的[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷与织物结合,[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷中的三个-Si-O-CH3基团在酸性条件下会和织物上面的羟基反应形成共价结合,从而使织物疏水化;另外,由于[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷的分子中含有双键,因此采用[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷对织物进行处理后,能够在织物表面引入双键。
本发明通过在织物两侧形成内涂层和外涂层之前对所述织物进行疏水和双键化改性处理,能够实现的效果包括:双键化改性为后续LCST/UCST高分子的原位交联提供反应位点,从而构建织物与高分子之间的共价结合力,同时,通过将织物基底疏水化,能够防止汗液滞留在织物内部影响汗液快速导出。
可选的,所述溶液I中,所述酸为乙酸,所述溶剂为四氢呋喃(THF)。
具体的,所述步骤a3中,使溶液I的温度保持在70-80℃能够使[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷尽可能多的吸附于织物上。
在本发明一些实施例中,所述步骤a3中,使溶液I的温度保持在75℃,浸渍4小时。
具体的,所述步骤b3中,将所述织物在90-120℃条件下处理的目的在于使[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷中的三个-Si-O-CH3基团与织物表面的羟基反应形成共价结合,从而使织物疏水化。
在本发明一些实施例中,所述步骤b3中,使所述织物在105℃条件下反应24小时。
可选的,所述步骤b3在真空条件下进行,以避免空气中的氧气影响[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷与织物表面羟基的反应。
优选的,所述步骤c3中采用的第五溶剂与所述溶液I中的溶剂相同,所述溶液I中的溶剂为THF时,所述第五溶剂为THF。
可选的,所述步骤c3中,所述干燥处理的方式为真空干燥。
优选的,本发明温度自适应控湿调温织物的制备方法还包括:将两侧表面分别形成有内涂层和外涂层的棉织物采用冷热水交替水洗,取出后进行干燥处理,得到温度自适应控湿调温织物。
具体的,所述冷热水交替水洗的操作一方面能够置换出内涂层和外涂层中的溶剂,另一方面能够激发温敏高分子(LCST型高分子与UCST型高分子)的伸展和收缩行为,使织物在应用于高低温变化的环境时,能够快速响应环境温度的变化。
在本发明一些实施例中,所述冷热水交替水洗的操作为:采用3-7℃的冷水和70-90℃的热水交替水洗;优选的,采用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗。
可选的,所述步骤4中,干燥处理为15-25℃(例如20℃)晾干。
基于上述温度自适应控湿调温织物的制备方法,本发明还提供一种由上述制备方法制得的温度自适应控湿调温织物,所述温度自适应控湿调温织物包括织物以及分别位于所述织物两侧表面的内涂层与外涂层。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
(1)将棉织物浸渍于溶液I中进行疏水和双键化改性(75℃,4h);
(2)反应结束后,将材料取出并在真空下高温处理(105℃,24h);
(3)反应结束后,将材料取出,加入一定量溶剂II反复洗涤并真空干燥;
(4)将步骤(3)得到的材料固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下喷涂溶液III;
(5)喷涂结束后将材料取下,将喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(6)将步骤(5)得到的材料加入溶剂IV中反复洗涤,并真空干燥;
(7)将步骤(6)得到的材料翻转固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下下向另一面喷涂溶液V;
(8)喷涂结束后将材料取下,将新喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(9)将步骤(8)得到的材料加入溶剂VI中反复洗涤;
(10)将步骤(9)得到的材料交替浸渍于冷热水中,取出后常温20℃晾干,得到温度自适应的Janus结构棉织物。
其中,溶液I为[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷和乙酸的THF溶液;
溶剂II为THF;
溶液III包含LCST型单体MEO2MA(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为LCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂DEAP(为LCST型单体摩尔数的3%)和溶剂乙醇;
溶剂IV为无水乙醇;
溶液V包含UCST型单体DMAPS(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为UCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂Irgacure D-2959(为UCST型单体摩尔数的3%)和溶剂(水与三氟乙醇混合溶剂,体积比2:1);
溶剂VI为水和三氟乙醇的混合溶剂,体积比2:1;
所述的辅助热风由家用吹风机产生,出风口与织物之间距离10cm,风速为12m/s,织物局部加热的温度为82℃;
所述的冷热水洗为使用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗;
所述的喷涂时间为5分钟。
此实施例得到的棉织物正面(均指有LCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.39μm,反面(均指有UCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.32μm。
单向导湿效果:
高温(40℃)时水滴(5μL)从正面向反面传输并扩散,所需时间为6.4s,正反面润湿半径比为1:4(正面:反面),反向无法传输,水分蒸发速率提升(与纯棉织物比较)50%;
低温时(10℃)水滴(5μL)从反面向正面传输并扩散,时间为14.7s,正反面润湿半径比为3:1(正面:反面),反向无法传输。
覆盖温度探测器后能延缓(与纯棉织物覆盖比较)冷却时间119s(冷却时间是指温度探测器从室温26℃降到环境温度10℃所需要的时间,延缓冷却时间是指与纯棉织物覆盖相比多需要的时间)。
实施例2
(1)将棉织物浸渍于溶液I中进行疏水和双键化改性(75℃,4h);
(2)反应结束后,将材料取出并在真空下高温处理(105℃,24h);
(3)反应结束后,将材料取出,加入一定量溶剂II反复洗涤并真空干燥;
(4)将步骤(3)得到的材料固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下喷涂溶液III;
(5)喷涂结束后将材料取下,将喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(6)将步骤(5)得到的材料加入溶剂IV中反复洗涤,并真空干燥;
(7)将步骤(6)得到的材料翻转固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下下向另一面喷涂溶液V;
(8)喷涂结束后将材料取下,将新喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(9)将步骤(8)得到的材料加入溶剂VI中反复洗涤;
(10)将步骤(9)得到的材料交替浸渍于冷热水中,取出后常温20℃晾干,得到温度自适应的Janus结构棉织物。
其中,溶液I为[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷和乙酸的THF溶液;
溶剂II为THF;
溶液III包含LCST型单体MEO2MA(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为LCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂DEAP(为LCST型单体摩尔数的3%)和溶剂乙醇;
溶剂IV为无水乙醇;
溶液V包含UCST型单体DMAPS(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为UCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂Irgacure D-2959(为UCST型单体摩尔数的3%)和溶剂(水与三氟乙醇混合溶剂,体积比2:1);
溶剂VI为水和三氟乙醇的混合溶剂,体积比2:1;
所述的辅助热风由家用吹风机产生,出风口与织物之间距离10cm,风速为12m/s,织物局部加热的温度为82℃;
所述的冷热水洗为使用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗。
所述的喷涂时间为10分钟。
此实施例得到的棉织物正面(均指有LCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.62μm,反面(均指有UCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.59μm。
单向导湿效果:
高温(40℃)时,水滴(5μL)从正面向反面传输并扩散,所需时间为9.6s,正反面润湿半径比为1:3.3(正面:反面),反向无法传输,水分蒸发速率提升(与纯棉织物比较)44%;
低温(10℃)时,水滴(5μL)从反面向正面传输并扩散,时间为18.9s,正反面润湿半径比为2.1:1(正面:反面),反向无法传输。
覆盖温度探测器后能延缓(与纯棉织物覆盖比较)冷却时间133s。
实施例3
(1)将棉织物浸渍于溶液I中进行疏水和双键化改性(75℃,4h);
(2)反应结束后,将材料取出并在真空下高温处理(105℃,24h);
(3)反应结束后,将材料取出,加入一定量溶剂II反复洗涤并真空干燥;
(4)将步骤(3)得到的材料固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下喷涂溶液III;
(5)喷涂结束后将材料取下,将喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(6)将步骤(5)得到的材料加入溶剂IV中反复洗涤,并真空干燥;
(7)将步骤(6)得到的材料翻转固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下下向另一面喷涂溶液V;
(8)喷涂结束后将材料取下,将新喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(9)将步骤(8)得到的材料加入溶剂VI中反复洗涤;
(10)将步骤(9)得到的材料交替浸渍于冷热水中,取出后常温20℃晾干,得到温度自适应的Janus结构棉织物。
其中,溶液I为[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷和乙酸的THF溶液;
溶剂II为THF;
溶液III包含LCST型单体NIPAAM(质量百分比浓度为20%)、调控单体甲基丙烯酸月桂酯(为LCST型单体摩尔数的10%)、交联剂EGDMA(为LCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂DEAP(为LCST型单体摩尔数的3%)和溶剂乙醇;
溶剂IV为无水乙醇;
溶液V包含UCST型单体DMAPS(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为UCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂Irgacure D-2959(为UCST型单体摩尔数的3%)和溶剂(水与三氟乙醇混合溶剂,体积比2:1);
溶剂VI为水和三氟乙醇的混合溶剂,体积比2:1;
所述的辅助热风由家用吹风机产生,出风口与织物之间距离10cm,风速为12m/s,织物局部加热的温度为82℃;
所述的冷热水洗为使用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗;
所述的喷涂时间为5分钟。
此实施例得到的棉织物正面(均指有LCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.41μm,反面(均指有UCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.32μm。
单向导湿效果:
高温(40℃)时,水滴(5μL)从正面向反面传输并扩散,所需时间为6.7s,正反面润湿半径比为1:4.6(正面:反面),反向无法传输,水分蒸发速率提升(与纯棉织物比较)55%;
低温(10℃)时,水滴(5μL)从反面向正面传输并扩散,时间为11.6s,正反面润湿半径比为4.4:1(正面:反面),反向无法传输。
覆盖温度探测器后能延缓(与纯棉织物覆盖比较)冷却时间129s。
实施例4
(1)将棉织物浸渍于溶液I中进行疏水和双键化改性(75℃,4h);
(2)反应结束后,将材料取出并在真空下高温处理(105℃,24h);
(3)反应结束后,将材料取出,加入一定量溶剂II反复洗涤并真空干燥;
(4)将步骤(3)得到的材料固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下喷涂溶液III;
(5)喷涂结束后将材料取下,将喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(6)将步骤(5)得到的材料加入溶剂IV中反复洗涤,并真空干燥;
(7)将步骤(6)得到的材料翻转固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下下向另一面喷涂溶液V;
(8)喷涂结束后将材料取下,将新喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(9)将步骤(8)得到的材料加入溶剂VI中反复洗涤;
(10)将步骤(9)得到的材料交替浸渍于冷热水中,取出后常温20℃晾干,得到温度自适应的Janus结构棉织物。
其中,溶液I为[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷和乙酸的THF溶液;
溶剂II为THF;
溶液III包含LCST型单体NIPAAM(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为LCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂DEAP(为LCST型单体摩尔数的3%)和溶剂乙醇;
溶剂IV为无水乙醇;
溶液V包含UCST型单体DMAPS(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为UCST型单体摩尔数的0.5%)、光引发剂Irgacure D-2959(为UCST型单体摩尔数的3%)和溶剂(水与三氟乙醇混合溶剂,体积比2:1);
溶剂VI为水和三氟乙醇的混合溶剂,体积比2:1;
所述的辅助热风由家用吹风机产生,出风口与织物之间距离10cm,风速为12m/s,织物局部加热的温度为82℃;
所述的冷热水洗为使用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗;
所述的喷涂时间为5分钟。
此实施例得到的棉织物正面(均指有LCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.40μm,反面(均指有UCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.33μm。
单向导湿效果:
高温(40℃)时,水滴(5μL)从正面向反面传输并扩散,所需时间为7.1s,正反面润湿半径比为1:3.8(正面:反面),反向无法传输,水分蒸发速率提升(与纯棉织物比较)41%;
低温(10℃)时,水滴(5μL)从反面向正面传输并扩散,时间为10.9s,正反面润湿半径比为4.9:1(正面:反面),反向无法传输。
覆盖温度探测器后能延缓(与纯棉织物覆盖比较)冷却时间132s。
实施例5
(1)将棉织物浸渍于溶液I中进行疏水和双键化改性(75℃,4h);
(2)反应结束后,将材料取出并在真空下高温处理(105℃,24h);
(3)反应结束后,将材料取出,加入一定量溶剂II反复洗涤并真空干燥;
(4)将步骤(3)得到的材料固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下喷涂溶液III;
(5)喷涂结束后将材料取下,将喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(6)将步骤(5)得到的材料加入溶剂IV中反复洗涤,并真空干燥;
(7)将步骤(6)得到的材料翻转固定于旋转轴上,在高速旋转(2000rpm)和热风机辅助下下向另一面喷涂溶液V;
(8)喷涂结束后将材料取下,将新喷涂面在氮气环境下进行紫外光固化处理(365nm,200W,45min);
(9)将步骤(8)得到的材料加入溶剂VI中反复洗涤;
(10)将步骤(9)得到的材料交替浸渍于冷热水中,取出后常温20℃晾干,得到温度自适应的Janus结构棉织物。
其中,溶液I为[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷和乙酸的THF溶液;
溶剂II为THF;
溶液III包含LCST型单体MEO2MA(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为LCST型单体摩尔数的1%)、光引发剂DEAP(为LCST型单体摩尔数的3%)和溶剂乙醇;
溶剂IV为无水乙醇;
溶液V包含UCST型单体DMAPS(质量百分比浓度为20%)、交联剂EGDMA(为UCST型单体摩尔数的1%)、光引发剂Irgacure D-2959(为UCST型单体摩尔数的3%)和溶剂(水与三氟乙醇混合溶剂,体积比2:1);
溶剂VI为水和三氟乙醇的混合溶剂,体积比2:1;
所述的辅助热风由家用吹风机产生,出风口与织物之间距离10cm,风速为12m/s,织物局部加热的温度为82℃;
所述的冷热水洗为使用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗;
所述的喷涂时间为5分钟。
此实施例得到的棉织物正面(均指有LCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.44μm,反面(均指有UCST型高分子涂层的一面)涂层厚度为平均0.36μm。
单向导湿效果:
高温(40℃)时,水滴(5μL)从正面向反面传输并扩散,所需时间为7.7s,正反面润湿半径比为1:3.2(正面:反面),反向无法传输,水分蒸发速率提升(与纯棉织物比较)39%;
低温(10℃)时,水滴(5μL)从反面向正面传输并扩散,时间为14.7s,正反面润湿半径比为2.7:1(正面:反面),反向无法传输。
覆盖温度探测器后能延缓(与纯棉织物覆盖比较)冷却时间101s。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在上面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (12)

1.一种温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,包括:在所述织物的两侧表面分别原位交联LCST型高分子材料与UCST型高分子材料,形成由LCST型高分子材料构成的内涂层以及由UCST型高分子材料构成的外涂层;
所述LCST型高分子材料包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯)、
Figure 983513DEST_PATH_IMAGE001
Figure 763250DEST_PATH_IMAGE002
以及
Figure 96142DEST_PATH_IMAGE003
中的至少一种;
所述UCST型高分子材料包括聚(N-丙烯酰甘氨酸酰胺)、聚[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、聚(N-丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺)以及聚(N-甲基丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺)中的至少一种;
在所述织物的表面形成内涂层的步骤包括:
步骤a1、在所述织物上涂布LCST型单体溶液成膜;
步骤b1、使所述步骤a1制备的膜层固化;
步骤c1、采用第二溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理;
所述LCST型单体溶液包括LCST型单体、交联剂、第一引发剂和第一溶剂;其中,所述LCST型单体的质量百分比浓度为15%~30%,所述交联剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的0.5%~1%,所述第一引发剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的1%~5%;
所述LCST型单体溶液还包括调控单体,所述调控单体为疏水性单体;所述调控单体的摩尔数与所述LCST型单体的摩尔数的比值大于0,小于或等于20%;所述疏水性单体包括甲基丙烯酸月桂酯与甲基丙烯酸十六烷酯中的至少一种。
2.如权利要求1所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,所述LCST型单体包括N-异丙基丙烯酰胺与2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯中的至少一种;所述第一引发剂为光引发剂,所述光引发剂为2,2-二乙氧基苯乙酮或2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮;所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或N,N′-亚甲基双丙烯酰胺;所述第一溶剂与所述第二溶剂均为乙醇。
3.如权利要求1所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,所述步骤a1包括:将所述织物固定于旋转轴上,在旋转轴旋转和热风辅助下喷涂所述LCST型单体溶液;旋转轴的转速为1500-2000 rpm,所述热风由吹风机产生,出风口与织物之间的距离为8~12cm,风速为6~14 m/s,织物受热区域的温度为70~90℃;
当所述第一引发剂为光引发剂时,所述步骤b1中的固化方式为在惰性气氛中进行紫外光照射固化。
4.如权利要求1所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,在所述织物的表面形成外涂层的步骤包括:
步骤a2、在所述织物上涂布UCST型单体溶液成膜;
步骤b2、使所述步骤a2制备的膜层固化;
步骤c2、采用第四溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理;
所述UCST型单体溶液包括UCST型单体、交联剂、第二引发剂和第三溶剂;其中,所述UCST型单体的质量百分比浓度为15%~30%,所述交联剂的用量为所述LCST型单体的摩尔数的0.5%~1%,所述第二引发剂的用量为所述UCST型单体的摩尔数的1%~5%。
5.如权利要求4所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,所述UCST型单体包括N-丙烯酰甘氨酸酰胺、[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵、N-丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺以及N-甲基丙烯酰氨羰丙氨酸酰胺中的至少一种;所述第二引发剂为光引发剂,所述光引发剂为2,2-二乙氧基苯乙酮或2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮;所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或N,N′-亚甲基双丙烯酰胺;所述第三溶剂与所述第四溶剂均为水与三氟乙醇的混合溶剂,其中,水与三氟乙醇的体积比为1.5~2.5。
6.如权利要求4所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,所述步骤a2包括:将所述织物固定于旋转轴上,在旋转轴旋转和热风辅助下喷涂所述UCST型单体溶液;旋转轴的转速为1500-2000 rpm,所述热风由吹风机产生,出风口与织物之间的距离为8~12cm,风速为6~14 m/s,织物受热区域的温度为70~90℃;
所述喷涂的时间为5~15分钟;
当所述第二引发剂为光引发剂时,所述步骤b2中的固化方式为在惰性气氛中进行紫外光照射固化。
7.如权利要求1所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,在所述织物的两侧表面形成内涂层和外涂层之前,还设有采用[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷对所述织物进行疏水和双键化改性处理的步骤。
8.如权利要求7所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,所述采用[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷对所述织物进行疏水和双键化改性处理的步骤包括:
步骤a3、将织物浸渍于溶液I中,使溶液I的温度保持在70-80℃,浸渍2-6小时;所述溶液I包括[3-(甲基丙烯酰氧基)丙基]三甲氧基硅烷、酸及溶剂;
步骤b3、将所述织物从溶液I中取出,在100-110℃条件下处理20-28小时;
步骤c3、采用第五溶剂对所述织物进行洗涤,之后进行干燥处理。
9.如权利要求8所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,所述溶液I中,所述酸为乙酸,所述溶剂为四氢呋喃;所述步骤a3中,使溶液I的温度保持在75℃,浸渍4小时;所述步骤b3中,使所述织物在105℃条件下反应24小时;所述步骤b3在真空条件下进行。
10.如权利要求1所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,还包括:将两侧表面分别形成有内涂层和外涂层的棉织物采用冷热水交替水洗,取出后进行干燥处理,得到温度自适应控湿调温织物;
所述冷热水交替水洗的操作为:采用3-7℃的冷水和70-90℃的热水交替水洗。
11.如权利要求10所述的温度自适应控湿调温织物的制备方法,其特征在于,采用5℃的冷水和80℃的热水交替水洗。
12.一种由权利要求1-11任一项所述的制备方法制得的温度自适应控湿调温织物,其特征在于,所述温度自适应控湿调温织物包括织物以及分别位于所述织物两侧表面的内涂层与外涂层。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111530310B (zh) * 2020-04-30 2022-03-22 曲靖师范学院 一种反相高临界溶解温度型温敏聚丙烯腈分离膜的制备方法
CN113774544B (zh) * 2020-06-09 2023-06-16 香港理工大学 可控液体传输材料、系统及其制备方法
CN111793236B (zh) * 2020-08-06 2022-08-16 香港中文大学(深圳) 复合凝胶及其制备方法和智能窗户
CN112726203B (zh) * 2020-12-24 2023-07-25 深圳大学 一种温度自适应控湿调温双层针织物及其制备方法
CN112853739B (zh) * 2021-03-02 2022-11-04 浙江理工大学 一种温度响应型Janus纳米纤维敷料的制备方法
CN116641232A (zh) * 2023-06-05 2023-08-25 东华大学 一种基于孔隙响应的动态温湿度管理织物及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006063284A2 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Rhodia Inc. Method for durable hydrophilization of a hydrophobic surface
CN107163282A (zh) * 2017-07-19 2017-09-15 中国科学院长春应用化学研究所 快速温度响应的聚合物大孔树脂及其制备方法
CN108341989A (zh) * 2018-02-02 2018-07-31 华南理工大学 可控亲-疏水转换的温敏性聚氨酯海绵及其制备方法与应用
CN110359279A (zh) * 2019-06-20 2019-10-22 浙江理工大学 一种利用交联温敏-光敏共聚物提高纺织品清洁性和穿着舒适性的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10243438A1 (de) * 2002-09-18 2004-03-25 Merck Patent Gmbh Oberflächenmodifizierte Effektpigmente

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006063284A2 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Rhodia Inc. Method for durable hydrophilization of a hydrophobic surface
CN107163282A (zh) * 2017-07-19 2017-09-15 中国科学院长春应用化学研究所 快速温度响应的聚合物大孔树脂及其制备方法
CN108341989A (zh) * 2018-02-02 2018-07-31 华南理工大学 可控亲-疏水转换的温敏性聚氨酯海绵及其制备方法与应用
CN110359279A (zh) * 2019-06-20 2019-10-22 浙江理工大学 一种利用交联温敏-光敏共聚物提高纺织品清洁性和穿着舒适性的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Reversible Water Transportation Diode: Temperature-Adaptive Smart Janus Textile for Moisture/Thermal Management";Yuanfeng,Wang etc.;《Advanced Functional Materials》;20191205;第30卷(第6期);1907851(1-9) *

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